Question

6．小明用如圖甲所示裝置研究浮力大小跟物體排開液體體積的關(guān)系實驗時，將一個掛在彈簧測力計下的件數(shù)圓柱體緩慢地浸入水中（水足夠深），在接觸容器底之前，分別記下圓柱體下表面所處的深度h，彈簧測力計相應(yīng)的示數(shù)F，實驗數(shù)據(jù)如表：

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5
h（cm）	0	4	8	10	12
F（N）	6.75	5.75	4.75	4.25	4.25

（1）由實驗數(shù)據(jù)可知，金屬塊重6.75N．
（2）表中第1次到第3次實驗數(shù)據(jù)，說明了浸在液體中的物體受到浮力大小與物體排開液體體積有關(guān)（填“有關(guān)”或“無關(guān)”）；分析表中第4次和第5次實驗數(shù)據(jù)，說明了當(dāng)物體完全浸沒后所受浮力大小不隨深度增大而增大，完全浸沒時受到的浮力是2.5N．
（3）圖乙中能正確反映金屬圓柱體所受浮力F和圓柱體下表面所處的深度h關(guān)系的圖象是D．
（4）由實驗數(shù)據(jù)可以得出金屬塊的體積是2.5×10^-4m³，密度為2.7×10³kg/m³．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）物體未浸入水中時測力計的示數(shù)等于物體的重力；
（2）分析測量計的示數(shù)變化情況得出結(jié)論；
（3）根據(jù)拉力大小與深度的關(guān)系分析，完全浸沒前，h變大，F(xiàn)變小，完全浸沒后，h變大，浮力不變；
（4）根據(jù)完全浸沒時的浮力求出物體的體積，由重力計算出質(zhì)量，根據(jù)密度公式求出金屬塊的密度．

解答 解：（1）由h=0cm時，彈簧測力計的示數(shù)便是物重6.75N；
（2）表中第1次到第3次實驗數(shù)據(jù)，深度變大，測力計示數(shù)變小，由控制變量法得，浮力大小與物體排開液體體積有關(guān)；
根據(jù)4，5數(shù)據(jù)，兩次得到浮力大小相等，所以可得當(dāng)物體完全浸沒時，浮力大小與深度無關(guān)．
當(dāng)完全浸沒時，由稱重法得，F(xiàn)_浮=G-F′=6.75N-4.25N=2.5N；
（3）F與h的關(guān)系，由數(shù)據(jù)得，F(xiàn)逐漸減小，減小到4.25N不變，而浮力是先增大，后不變，所以正確反映金屬圓柱體所受浮力F和圓柱體下表面所處的深度h關(guān)系的圖象是D．
（4）物體的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{6.75N}{10N/kg}$=0.675kg；
由F_浮=ρ_液gV_排可得，物體的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10^-4m³；
則ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.675kg}{2.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.7×10³kg/m³．
故答案為：（1）6.75；（2）有關(guān)；全部浸沒；2.5；（3）D；（4）2.5×10^-4；2.7×10³．

點評 本題目主要考查學(xué)生利用控制變量法得出影響浮力大小的因素，以及根據(jù)浮力的計算方法，求出浮力大小，最后根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)規(guī)律得出所要求的圖象．（4）是該題的難點，要掌握這種測量密度的方法．